1、课题来源与背景 我国褐煤已探明保有资源量占煤炭总保有储量13%左右。因变质程度低，褐煤具有高水 分、高灰分、高挥发分、高含氧量、低单位热值、在空气中易风化碎裂、遇水易泥化、热稳定性较差等特性，是一种典型的低品质煤。褐煤遇水易泥化的煤质特性给湿法分选加工带来了困难，导致我国褐煤洗选效率差及入洗比例极低，致使我国褐煤利用率及利用水平较低。基于以上背景，在黑龙江省自然科学基金委的资助下开展褐煤泥机理及电化学强化泥化调控的基础研究。 2、研究的目的与意义 针对褐煤遇水易泥化的问题，借助先进检测技术，结合相关理论，以褐煤中煤岩和粘土岩的组成、结构和表面性质研究为基础，通过系统研究褐煤浸泡的泥化过程，揭示褐煤泥化机理；在此基础上，采用电化学方法对褐煤泥化进行强化调控，确定强化泥化调控的有效电化学条件，研究溶液电化学行为与煤岩和粘土岩泥化行为的关联，建立褐煤泥化的电化学强化调控机制；通过沉降试验，研究电化学作用下褐煤煤泥水的凝聚沉降行为，展示电化学调控泥化技术应用于煤泥水处理工艺的可行性，初步形成电化学强化褐煤泥化调控的理论技术体系，同时对煤炭泥化认识的进一步深化与科学有重要意义，以期为解决煤炭泥化问题提供参考。 3、主要论点与论据 1）本课题所选煤样为二号褐煤，具有高灰分，高水分，高含氧官能团，高硫分，低热值等特点，属于典型低品质煤；煤和粘土岩物质组成、孔隙结构和界面性质差异较大。褐煤的泥化主要指其中粘土岩的泥化，可用粒度变化的分形分维数值表征粘土岩泥化程度的大小。粘土岩中粘土矿物含量、孔隙分形分维数及永久电荷密度的绝对值与粘土岩的泥化程度基本呈正相关性，这是粘土岩泥化的内因；溶液阳离子对粘土岩的泥化在静态浸泡过程中有抑制作用，且离子浓度越高效果越明显，这是影响粘土岩泥化的外因；溶液阳离子对煤在静态浸泡过程吸水有一定抑制作用，不能显著抑制的原因是煤的裂隙发育较好。粘土岩泥化的微观作用机制：粘土岩在静水中长时间浸泡，水-岩发生充分相互作用，在水分子的溶解、楔入、润滑等物理化学作用下组成粘土岩块体的颗粒之间连接逐渐被破坏，致使其微观结构由相对致密的粗颗粒骨架-粘粒絮状微结构逐步向松散的絮状微结构发展，宏观上表现为泥化的发生。 2）二元矿浆体系最优条件下，褐煤泥化效率指数为81.68%，同时电化学作用对煤质影响不大，实现了电化学强化褐煤泥化调控。电化学作用强化褐煤泥化调控的氧化还原作用机制是减少了粘土矿物的相对含量及生成新物质增强了粘土岩的胶结强度；电化学作用强化褐煤泥化调控的孔隙结构作用机制是显著改变了粘土岩孔隙结构特征，导致其显著减少了水分子与孔隙表面相互作用的几率，使其水化有效抑制；电化学作用强化褐煤泥化调控的表面作用机制是显著降低可粘土软岩的永久电荷密度σP和ζ电位绝对值，显著提高了零电点PZC、等电点IEP和表面润湿接触角，进而使粘土岩的泥化得到有效调控。 3）电化学作用对煤颗粒的沉降具有抑制作用，对粘土岩颗粒、煤与粘土岩颗粒的沉降 具有促进作用。实际煤泥水（原煤泥煤泥水）和模拟煤泥水（煤+粘土岩煤泥水）的沉降效果与EDLVO理论的计算结果相一致，证明配制的悬浮液体系用于模拟实际情况具有可行性。电化学强化褐煤煤泥水沉降分离最佳电化学条件作用下煤泥水沉降的综合指标达到13.8cm·s-1·NTU-1，表明电化学强化褐煤煤泥水沉降分离效果显著，初步形成电化学强化褐煤泥化调控的煤泥水沉降分离的技术原型。 4、创见与创新 针对褐煤易泥化问题，在归纳总结前人的研究基础上，率先提出在矿浆体系添加泥化抑制剂的同时施加电场，采用溶液化学+电化学方法对褐煤泥化进行抑制。传统的泥化抑制剂在煤炭洗选过程抑制泥化效果不显著；传统的电化学方法主要针对改善煤泥水沉降效果和改善煤泥浮选效果，而未从抑制煤泥泥化方面系统研究。因此相对传统泥化调控方法，这种方法具有一定的创新性，并且可以为从源头上解决煤泥水沉降及分选问题提供参考。 5、社会经济效益，存在的问题 本课题侧重应用技术前期的理论研究，形成了电化学强化褐煤泥化调控的理论技术体系，深化了褐煤泥化的科学与深入，可为解决褐煤泥化问题提供参考与借鉴，具有较大的潜在社会经济效益。 电化学强化褐煤煤泥水泥化调控技术可行，下一步需要加强相关应用研究，以期实现成果转化；电化学调控褐煤泥化技术褐煤只是易泥化煤种之一，其它易泥化煤种的泥化机理及电化学调控有待深入研究。 6、历年获奖情况 目前还没有申报科技奖。

黑龙江科技大学

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